[发明专利]法布里-珀罗腔及外腔半导体激光器

权利要求书

1.一种法布里-珀罗腔，其特征在于，法布里-珀罗腔包括腔体、耦合棱镜，其中腔体是由单块光学元件整体构成的折叠共焦腔，腔体具有耦合面、第一反射面和第二反射面，耦合棱镜设在耦合面上，第二反射面为球面；

入射光束通过耦合棱镜，以倏逝波形式射入腔体内，经第一反射面全反射后，正入射在第二反射面上，光束被第二反射面反射后返回到第一反射面，经第一反射面全反射后返回到耦合面，在耦合面处发生全反射，同时生成倏逝波形式的透射光束，经耦合面全反射的光束正入射在第二反射面上，光束被第二反射面反射后经原路返回到耦合面，经耦合面全反射后再入射到第一反射面上进行全反射，实现光束在耦合面、第一反射面和第二反射面之间谐振；所述透射光束沿着与入射光束共线反向的方向射出；

其中，第二反射面的曲率半径等于光束在耦合面、第一反射面和第二反射面之间谐振一周的光路几何长度的一半。

2.根据权利要求1所述的法布里-珀罗腔，其特征在于，

所述腔体满足：

其中α为光束在腔体内的耦合面上的反射角，α大于或等于腔体材料的全反射角，H为腔体的矢高，腔体沿矢高轴对称。

3.根据权利要求1或2所述的法布里-珀罗腔，其特征在于，

腔体的材料为光学石英玻璃。

4.根据权利要求1或2所述的法布里-珀罗腔，其特征在于，

第二反射面上镀有光学镀膜，镀膜的吸收系数小于50ppm。

5.根据权利要求4所述的法布里-珀罗腔，其特征在于，

第二反射面上光学镀膜的镀膜反射率大于0.999。

6.一种外腔半导体激光器，其特征在于，包括半导体激光管、准直透镜、衍射光栅、法布里-珀罗腔，法布里-珀罗腔包括腔体、耦合棱镜，腔体是由单块光学元件整体构成的折叠共焦腔，腔体具有耦合面、第一反射面和第二反射面，耦合棱镜设在耦合面上，第二反射面为球面，其中：

半导体激光管发出的激光光束通过准直透镜入射到衍射光栅，衍射光栅对激光光束进行衍射，将零级衍射光束作为外腔半导体激光器的输出光束；并将一级衍射光束作为入射光束，通过耦合棱镜以倏逝波形式射入腔体内，经第一反射面全反射后，正入射在第二反射面上，光束被第二反射面反射后返回到第一反射面，经第一反射面全反射后返回到耦合面，在耦合面处发生全反射，同时生成倏逝波形式的透射光束，经耦合面全反射的光束正入射在第二反射面上，光束被第二反射面反射后经原路返回到耦合面，经耦合面全反射后再入射到第一反射面上进行全反射，实现光束在耦合面、第一反射面和第二反射面之间谐振，其中，第二反射面的曲率半径等于光束在耦合面、第一反射面和第二反射面之间谐振一周的光路几何长度的一半；所述透射光束沿着与入射光束共线反向的方向入射到衍射光栅；衍射光栅对透射光束进行衍射，并将一级衍射光束作为反馈光束，通过准直透镜入射到半导体激光管中，半导体激光管利用反馈光束实现窄线宽的激光输出。

7.根据权利要求6所述的外腔半导体激光器，其特征在于，外腔半导体激光器还包括半导体激光管热沉，用于控制半导体激光管的温度，从而控制半导体激光管发出激光光束的频率。

8.根据权利要求6所述的外腔半导体激光器，其特征在于，外腔半导体激光器还包括第一调节架，衍射光栅安装在第一调节架上，第一调节架用于对衍射光栅的角度和位置进行粗调；光栅调节架还具有第一压电陶瓷，用于对衍射光栅的角度和位置进行微调。

9.根据权利要求6所述的外腔半导体激光器，其特征在于，外腔半导体激光器还包括第二调节架，法布里-珀罗腔安装在第二调节架上，第二调节架还包括法布里-珀罗腔热沉和第二压电陶瓷，其中法布里-珀罗腔热沉用于控制法布里-珀罗腔的温度，从而实现对所述透射光束的频率进行大范围慢速调谐，第二压电陶瓷通过应力改变法布里-珀罗腔的谐振频率，用于对所述透射光束的频率进行小范围快速调谐。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的外腔半导体激光器，其特征在于，

所述腔体满足：

其中α为光束在腔体内的耦合面上的反射角，α大于或等于腔体材料的全反射角，H为腔体的矢高，腔体沿矢高轴对称。

11.根据权利要求6-9中任一项所述的外腔半导体激光器，其特征在于，

衍射光栅为透射型光栅或反射型光栅。